【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
焦点検出光学系とイメージセンサーチップを複数組設け、撮影画面内の複数の焦点検出エリアにおいて撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
また、電荷蓄積型イメージセンサーに沿って複数個の光量検出用モニター素子を配置し、それらの中から対応する焦点検出光学系によりいずれかを選択するようにした焦点検出装置が知られている（例えば、特許文献２参照）。
【０００４】
この出願の発明に関連する先行技術文献としては次のものがある。
【特許文献１】
特開平０５−２６４８９４号公報
【特許文献２】
特開昭６３−１４８２１７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
複数の焦点検出エリアにおいて焦点検出を行うために複数個のイメージセンサーチップを用いる場合、予めイメージセンサーに沿って配置した多くのモニター素子の中から焦点検出用光束の入射位置に応じていずれかを選択することにすると、イメージセンサーチップの構造が複雑になる上に、コストが増加する。
【０００６】
また、イメージセンサーチップごとに、焦点検出用光束の入射位置に合わせて光量検出用モニター素子を配置すると、モニター素子の配置が異なる複数のイメージセンサーチップを用意しなければならず、焦点検出装置のコストが増加する。
【０００７】
本発明は、同一種類のイメージセンサーチップを複数個用いて複数の焦点検出領域における撮影レンズの焦点検出を行う焦点検出装置を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
（１） 請求項１の発明は、同一種類の電荷蓄積型イメージセンサーを複数個用い、撮影レンズの異なる複数の領域を通過した複数の焦点検出用光束を、複数の焦点検出光学系によりそれぞれ各イメージセンサーへ導き、撮影画面の異なる複数の焦点検出領域において撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置であって、イメージセンサーのそれぞれに対して各焦点検出用光束が入射する部分の内、すべてのイメージセンサーに共通して入射する部分に電荷蓄積時間制御用のモニター素子を配置する。
（２） 請求項２の発明は、撮影画面の複数の焦点検出領域において位相差検出方式により撮影レンズの焦点調節状態を検出する焦点検出装置において、それぞれの焦点検出領域に対応して同一種類の電荷蓄積型イメージセンサーを用い、イメージセンサーのそれぞれに対して焦点検出用光束が入射する部分の内、すべてのイメージセンサーに共通して入射する部分に電荷蓄積時間制御用のモニター素子を配置する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
まず、図７により、位相差検出方式の焦点検出装置について説明する。撮影レンズ１００の光軸上に視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞りマスク４００、再結像レンズ５００、イメージセンサー６００が配置されている。視野マスク２００は矩形の開口部を備えており、撮影レンズ１００の予定焦点面近傍に配置されて撮影レンズ１００により結像した被写体の空中像を規制する。イメージセンサー６００は複数の光電変換素子からなる一対のイメージセンサーアレイ６０１、６０２と入射する光量を検出するモニター素子６０３を備えている。
【００１０】
絞りマスク４００は２個の開口部４０１、４０２を備え、これらの開口部４０１、４０２はフィールドレンズ３００によって撮影レンズ１００上の領域１０１、１０２に投影される。再結像レンズ５００は絞りマスク４００の開口部４０１、４０２に対応する２個のレンズ５０１、５０２を備え、視野マスク２００の開口部の一対の光像２０１、２０２をイメージセンサーアレイ６０１、６０２上に結像する。
【００１１】
したがって、撮影レンズ１００の領域１０１から入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞りマスク４００の開口部４０１、再結像レンズ５００のレンズ部５０１を通り、イメージセンサーアレイ６０１上に結像する。同様に、撮影レンズ１００の領域１０２から入射した光束は、視野マスク２００、フィールドレンズ３００、絞りマスク４００の開口部４０２、再結像レンズ５００のレンズ部５０２を通り、イメージセンサーアレイ６０２上に結像する。
【００１２】
視野マスク２００の開口部の一対の光像２０１、２０２は、撮影レンズ１００がフィルム等価面よりも前に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる前ピン状態では互いに近づき、逆にフィルム等価面よりも後に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる後ピン状態では互いに遠ざかり、ちょうどフィルム等価面に被写体の鮮鋭像を結ぶいわゆる合焦時には所定の距離に位置する。したがって、この一対の被写体像をイメージセンサー６００で光電変換して電気信号に変え、これらの信号を演算処理してイメージセンサー６００上の一対の被写体像の距離を求めることにより、撮影レンズ１００の焦点調節状態、ここでは合焦状態から離れている量とその方向（以下、デフォーカス量という）が求められる。
【００１３】
イメージセンサー６００上の一対の被写体像の間隔は、検出角θが広いほど遠く、狭いほど近くなる。検出角θは絞りマスク４００の開口部４０１と４０２の間隔によって定まり、間隔が狭いほど検出角θが狭くなる。検出角θが広いほどデフォーカス量の検出精度が向上するが、撮影レンズ１００上の一対の領域１０１と１０２の間隔も広くなるため、使用できる撮影レンズ１００の種類の限定が多くなる。また、撮影レンズの光軸とフィールドレンズの光軸とが一致しておらず、撮影画面の中央以外の位置で焦点検出を行う場合には、ケラレを避けるために検出角θを狭くする必要がある。
【００１４】
イメージセンサー６００は電荷蓄積型が一般的であり、蓄積時間を決定するために光量検出用のモニター素子６０３が設けられる。これはイメージセンサー６００上に結像される一対の像２０１、２０２のいずれか一方の範囲内に配置される。
【００１５】
図１は一実施の形態のイメージセンサーの正面図である。半導体チップＣＰ上には３対の電荷蓄積型イメージセンサーアレイＲ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂと３個の電荷蓄積時間制御用のモニター素子Ｍ１、Ｍ２、Ｍ３が形成されており、半導体チップＣＰはパッケージＰＫＧ内に封入されている。
【００１６】
図２は一実施の形態の焦点検出エリアの配置を示す。撮影画面内には５個の焦点検出エリアＡｒ１、Ａｒ２、Ａｒ３、Ａｒ４、Ａｒ５が設定され、これらの内のＡｒ２、Ａｒ３およびＡｒ５は撮影画面の縦方向と横方向に伸びる十字形状、Ａｒ１とＡｒ４は撮影画面の縦方向に伸びる形状である。また、焦点検出エリアＡｒ５は撮影レンズ１００の光軸近傍にある撮影画面中央のエリアであり、他の焦点検出エリアＡｒ１〜Ａｒ４は撮影レンズ１００の光軸から離れた位置にある撮影画面の周辺部のエリアである。
【００１７】
図３は、一実施の形態の焦点検出光学系とイメージセンサーの配置を示す。一実施の形態の焦点検出装置は、図２に示す各焦点検出エリアＡｒ１〜Ａｒ５に対応する５組の焦点検出光学系と、３個のイメージセンサーとを備えている。各焦点検出光学系は、開口部を有する視野マスク、フィールドレンズ、一対の開口部を有する絞りマスク、一対のレンズ部を有する再結像レンズから構成される。
【００１８】
ここで、３個のイメージセンサーＳ１〜Ｓ３はすべて同一種類、すなわちそれらの形状、構造、構成、仕様、機能など、すべてが同一のものである。なお、イメージセンサーＳ２は、イメージセンサーＳ１およびＳ３に対して１８０度回転した向きに設置されている。
【００１９】
縦長の焦点検出エリアＡｒ１には、縦長の開口を有する視野マスク１１、フィールドレンズ２１、一対の開口を有する絞りマスク３１、一対のレンズ部を有する再結像レンズ４１、およびイメージセンサーＳ１のイメージセンサーアレイＲ１ａ、Ｒ１ｂが対応する。十字型焦点検出エリアＡｒ２には、十字型開口を有する視野マスク１２、フィールドレンズ２２、縦方向と横方向にそれぞれ一対の開口を有する絞りマスク３２、縦方向と横方向にそれぞれ一対のレンズ部を有する再結像レンズ４２、およびイメージセンサーＳ１のイメージセンサーアレイＲ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂが対応する。
【００２０】
また、十字型焦点検出エリアＡｒ３には、十字型開口を有する視野マスク１３、フィールドレンズ２３、縦方向と横方向にそれぞれ一対の開口を有する絞りマスク３３、縦方向と横方向にそれぞれ一対のレンズ部を有する再結像レンズ４３、およびイメージセンサーＳ２のイメージセンサーアレイＲ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂが対応する。縦長の焦点検出エリアＡｒ４には、縦長の開口を有する視野マスク１４、フィールドレンズ２４、一対の開口を有する絞りマスク３４、一対のレンズ部を有する再結像レンズ４４、およびイメージセンサーＳ２のイメージセンサーアレイＲ１ａ、Ｒ１ｂが対応する。
【００２１】
さらに、十字型焦点検出エリアＡｒ５には、十字型の開口を有する視野マスク１５、フィールドレンズ２５、縦方向と横方向にそれぞれ一対の開口を有する絞りマスク３５、縦方向と横方向にそれぞれ一対のレンズ部を有する再結像レンズ４５、およびイメージセンサーＳ５のイメージセンサーアレイＲ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂが対応する。
【００２２】
なお、一実施の形態の焦点検出装置には同一種類のイメージセンサーを３個使用しているが、イメージセンサーＳ３のイメージセンサーアレイＲ１ａ、Ｒ１ｂは使用しない。
【００２３】
図４は視野マスク１１〜１５の形状を示す。（ａ）は縦長の焦点検出エリアＡｒ１とＡｒ４に対応する視野マスク１１と１４であり、（ｂ）は十字型の焦点検出エリアＡｒ２とＡｒ３に対応する視野マスク１２と１３であり、（ｃ）は十字型の焦点検出エリアＡｒ５に対応する視野マスク１５である。
【００２４】
ここで、（ｂ）に示す視野マスク１２、１３は、撮影レンズ１００の光軸から離れた位置にある撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ２、Ａｒ３に対応し、（ｃ）に示す視野マスク１５は、撮影レンズ１００の光軸近傍にある撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５に対応する。（ｂ）に示す視野マスク１２、１３の横方向の開口幅は、（ｃ）に示す視野マスク１５の横方向の開口幅よりも狭くなっている。（ｂ）に示す視野マスク１２、１３の横方向の開口幅を短くしているのは、焦点検出エリアＡｒ２、Ａｒ３を通過した焦点検出用光束が、隣接する焦点検出エリアのイメージセンサーアレイに入射して有害光となるのを防ぐためである。
【００２５】
図５は一実施の形態の絞りマスク３１〜３５の形状を示す。（ａ）は縦長の焦点検出エリアＡｒ１とＡｒ４に対応する絞りマスク３１と３４であり、（ｂ）は十字型の焦点検出エリアＡｒ２とＡｒ３に対応する絞りマスク３２と３３であり、（ｃ）は十字型の焦点検出エリアＡｒ５に対応する絞りマスク３５である。
【００２６】
ここで、（ａ）に示す絞りマスク３１、３４は、撮影レンズ１００の光軸から離れた位置にある撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ１、Ａｒ４に対応し、（ｂ）に示す絞りマスク３２、３３は、撮影レンズ１００の光軸から離れた位置にある撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ２、Ａｒ３に対応し、（ｃ）に示す絞りマスク３５は、撮影レンズ１００の光軸近傍にある撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５に対応する。
【００２７】
（ａ）および（ｂ）に示す撮影レンズ光軸から離れた位置にある撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ１〜Ａｒ４に対応する絞りマスク３１〜３４の各対の開口部の間隔は、（ｃ）に示す撮影レンズ光軸近傍にある撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５に対応する絞りマスク３５の対の開口部の間隔よりも狭くなっている。したがって、撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ１〜Ａｒ４の検出角θは狭く、撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５の検出角θは広いことになる。
【００２８】
図６はイメージセンサーＳ１とＳ３上に視野マスク開口の像が結像する様子を示す。図において、細い実線は、撮影レンズ光軸近傍の撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５に対応するイメージセンサーＳ３上の視野マスク１５の開口像であり、細い破線は、撮影レンズ光軸から離れた撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ２に対応するイメージセンサーＳ１上の視野マスク１２の開口像である。撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５に対応するイメージセンサーＳ３上の一対の視野マスク開口像の間隔は、撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ２に対応するイメージセンサーＳ１上の一対の視野マスク開口像の間隔よりも広くなる。
【００２９】
なお、図６のイメージセンサーアレイＲ１ａ、Ｒ１ｂ上には、撮影レンズ光軸から離れた撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ１に対応する視野マスク１１の開口像のみが結像している。
【００３０】
また、撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ３に対応するイメージセンサーＳ２上に一対の視野マスク開口像が結像する様子も、上述した図６に示すイメージセンサーＳ１上の視野マスク開口像（細い破線）と同様であり、撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５に対応するイメージセンサーＳ３上の視野マスク開口像の間隔は、撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ３に対応するイメージセンサーＳ２上の視野マスク開口像の間隔よりも広くなる。
【００３１】
このように、同一種類のイメージセンサーを複数個用いて異なる焦点検出エリアで焦点検出を行う場合に、焦点検出エリアの撮影画面内の位置によって、換言すれば焦点検出エリアの撮影レンズ光軸からの距離によって、同じ焦点調節状態にある焦点検出エリアの一対の被写体像はイメージセンサーアレイ上の相対的に異なる部分に結像する。
【００３２】
したがって、同一種類のイメージセンサーを複数個用いて異なる焦点検出エリアにおける焦点検出を行う場合には、どの焦点検出エリアの視野マスク開口像も受光できるように、イメージセンサーアレイの長さを設定しなければならない。
【００３３】
一方、電荷蓄積型イメージセンサーアレイの電荷蓄積時間を制御するために設置する光量検出用モニタ素子Ｍ２、Ｍ３も、どの焦点検出エリアの視野マスク開口像も受光できるように配置しなければならない。
【００３４】
図６に示す例では、縦方向に伸びるモニター素子Ｍ２と、横方向に伸びるモニター素子Ｍ３はともに、撮影レンズ光軸近傍の撮影画面中央の焦点検出エリアＡｒ５に対応するイメージセンサーＳ３上の視野マスク開口像（細い実線）と、撮影レンズ光軸から離れた位置にある撮影画面周辺部の焦点検出エリアＡｒ２に対応するイメージセンサーＳ１上の視野マスク開口像（細い破線）とを受光できる位置に配置されている。
【００３５】
このように、同一種類のイメージセンサーを複数個用いて異なる焦点検出エリアにおける焦点検出を行うために、どの焦点検出エリアの視野マスク開口像も受光できるように、換言すれば、イメージセンサーのそれぞれに対して各焦点検出用光束が入射する部分の内、すべてのイメージセンサーに共通して入射する部分にモニター素子を配置した。これにより、イメージセンサー上に複数のモニター素子を設置してそれらの中からいずれかを選択したり、焦点検出エリアごとにモニター素子を異なる位置に配置した異なる種類のイメージセンサーを用いる必要がなく、同一種類のイメージセンサーチップを複数個用いて複数の焦点検出エリアにおいて焦点検出を行うことができ、イメージセンサーチップの完全な共用化を図ることができ、装置のコストを低減しつつ電荷蓄積制御を簡略化することができる。
【００３６】
特許請求の範囲の構成要素と一実施の形態の構成要素との対応関係は次の通りである。すなわち、イメージセンサーアレイＲ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂがイメージセンサーアレイを、モニター素子Ｍ１〜Ｍ３がモニター素子を、イメージセンサーＳ１〜Ｓ３がイメージセンサーを、それぞれ構成する。なお、本発明の特徴的な機能を損なわない限り、各構成要素は上記構成に限定されるものではない。
【００３７】
なお、焦点検出エリアの個数と配置、焦点検出光学系の構成、イメージセンサーの構成と形状については上述した一実施の形態に限定されない。
【００３８】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、イメージセンサーチップの完全な共用化を図ることができ、装置のコストを低減しつつ電荷蓄積制御を簡略化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】一実施の形態のイメージセンサーの正面図である。
【図２】一実施の形態の焦点検出エリアの配置図である。
【図３】一実施の形態の焦点検出光学系とイメージセンサーの配置を示す図である。
【図４】一実施の形態の視野マスクの形状を示す図である。
【図５】一実施の形態の絞りマスクの形状を示す図である。
【図６】イメージセンサー上に視野マスク開口像が結像する様子を示す図である。
【図７】位相差検出方式の焦点検出装置を示す図である。
【符号の説明】
ＣＰ 半導体チップ
Ｒ１ａ、Ｒ１ｂ、Ｒ２ａ、Ｒ２ｂ、Ｒ３ａ、Ｒ３ｂ イメージセンサーアレイ
Ｍ１〜Ｍ３ モニター素子
ＰＫＧ パッケージ
Ａｒ１〜Ａｒ５ 焦点検出エリア
Ｓ１〜Ｓ３ イメージセンサー
１１〜１５ 視野マスク
２１〜２５ フィールドレンズ
３１〜３５ 絞りマスク
４１〜４５ 再結像レンズ
１００ 撮影レンズ
１０１、１０２ 領域
２００ 視野マスク
３００ フィールドレンズ
４００ 絞りマスク
４０１、４０２ 絞りマスク開口部
５００ 再結像レンズ
５０１、５０２ 再結像レンズのレンズ部
６００ イメージセンサー
６０１、６０２ イメージセンサーアレイ
６０３ モニター素子[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a focus detection device that detects a focus adjustment state of a photographing lens.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art There is known a focus detection device that includes a plurality of sets of focus detection optical systems and image sensor chips and detects a focus adjustment state of a shooting lens in a plurality of focus detection areas in a shooting screen (for example, see Patent Document 1).
[0003]
There is also known a focus detection device in which a plurality of light amount detection monitor elements are arranged along a charge accumulation type image sensor and any one of them is selected by a corresponding focus detection optical system (see FIG. 1). For example, see Patent Document 2).
[0004]
Prior art documents related to the invention of this application include the following.
[Patent Document 1]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-264894 [Patent Document 2]
JP-A-63-148217
[Problems to be solved by the invention]
When a plurality of image sensor chips are used to perform focus detection in a plurality of focus detection areas, one of many monitor elements arranged in advance along the image sensor is selected according to the incident position of the focus detection light beam. The choice increases the complexity and cost of the image sensor chip.
[0006]
In addition, when a monitor element for detecting the amount of light is arranged for each image sensor chip in accordance with the incident position of the light beam for focus detection, a plurality of image sensor chips having different monitor element arrangements must be prepared. Cost increases.
[0007]
The present invention provides a focus detection device that performs focus detection of a photographing lens in a plurality of focus detection areas using a plurality of image sensor chips of the same type.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
(1) The invention according to claim 1 uses a plurality of the same type of charge accumulation type image sensor, and a plurality of focus detection light beams that have passed through a plurality of different regions of the photographing lens are respectively converted by a plurality of focus detection optical systems. A focus detection device that guides to an image sensor and detects a focus adjustment state of a shooting lens in a plurality of focus detection areas different in a shooting screen, and a portion where each focus detection light beam enters each of the image sensors. A monitor element for controlling the charge accumulation time is arranged in a portion where light is incident on all the image sensors in common.
(2) The invention of claim 2 is a focus detection device that detects a focus adjustment state of a photographing lens by a phase difference detection method in a plurality of focus detection areas of a photographing screen. A charge accumulation type image sensor is used, and a monitor element for controlling the charge accumulation time is arranged in a portion where the light flux for focus detection is incident on each of the image sensors and is incident on all the image sensors in common.
[0009]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
First, a focus detection device of the phase difference detection method will be described with reference to FIG. A field mask 200, a field lens 300, an aperture mask 400, a re-imaging lens 500, and an image sensor 600 are arranged on the optical axis of the taking lens 100. The field mask 200 has a rectangular opening, and is disposed near a predetermined focal plane of the photographing lens 100 to regulate an aerial image of a subject formed by the photographing lens 100. The image sensor 600 includes a pair of image sensor arrays 601 and 602 including a plurality of photoelectric conversion elements and a monitor element 603 that detects the amount of incident light.
[0010]
The aperture mask 400 has two openings 401 and 402, and these openings 401 and 402 are projected onto the areas 101 and 102 on the photographing lens 100 by the field lens 300. The re-imaging lens 500 includes two lenses 501 and 502 corresponding to the apertures 401 and 402 of the aperture mask 400, and a pair of optical images 201 and 202 of the aperture of the visual field mask 200 are formed on the image sensor arrays 601 and 602. Image.
[0011]
Therefore, the light beam incident from the region 101 of the photographing lens 100 passes through the field mask 200, the field lens 300, the opening 401 of the aperture mask 400, and the lens unit 501 of the re-imaging lens 500, and forms an image on the image sensor array 601. I do. Similarly, the light beam incident from the region 102 of the photographing lens 100 passes through the field mask 200, the field lens 300, the opening 402 of the aperture mask 400, and the lens unit 502 of the re-imaging lens 500, and forms on the image sensor array 602. Image.
[0012]
The pair of light images 201 and 202 at the opening of the field mask 200 approach each other in a so-called front focus state in which the photographing lens 100 forms a sharp image of the subject before the film equivalent surface, and conversely, the subject after the film equivalent surface. In a so-called rear focus state in which a sharp image of the subject is formed, they move away from each other, and are located at a predetermined distance when a so-called in-focus state in which a sharp image of a subject is formed on a film equivalent surface. Therefore, the pair of subject images are photoelectrically converted by the image sensor 600 to be converted into electric signals, and these signals are subjected to arithmetic processing to obtain the distance between the pair of subject images on the image sensor 600, thereby obtaining the focus of the photographing lens 100. The adjustment state, here the amount away from the in-focus state and its direction (hereinafter referred to as the defocus amount) are determined.
[0013]
The distance between a pair of subject images on the image sensor 600 is farther as the detection angle θ is wider, and closer as the detection angle θ is narrower. The detection angle θ is determined by the distance between the openings 401 and 402 of the aperture mask 400, and the smaller the distance, the smaller the detection angle θ. The detection accuracy of the defocus amount improves as the detection angle θ increases, but the distance between the pair of regions 101 and 102 on the photographing lens 100 also increases, so that the types of the photographing lens 100 that can be used are limited. In addition, when the optical axis of the taking lens does not coincide with the optical axis of the field lens, and focus detection is performed at a position other than the center of the shooting screen, it is necessary to narrow the detection angle θ to avoid vignetting. is there.
[0014]
The image sensor 600 is generally of a charge storage type, and is provided with a monitor element 603 for detecting the amount of light in order to determine the storage time. This is arranged within one of a pair of images 201 and 202 formed on the image sensor 600.
[0015]
FIG. 1 is a front view of an image sensor according to an embodiment. On the semiconductor chip CP, three pairs of charge accumulation type image sensor arrays R1a, R1b, R2a, R2b, R3a, R3b and three monitor elements M1, M2, M3 for controlling the charge accumulation time are formed. The chip CP is sealed in a package PKG.
[0016]
FIG. 2 shows an arrangement of a focus detection area according to one embodiment. Five focus detection areas Ar1, Ar2, Ar3, Ar4, and Ar5 are set in the photographing screen. Among them, Ar2, Ar3, and Ar5 have a cross shape extending in the vertical and horizontal directions of the photographing screen, and Ar1 and Ar4. Is a shape extending in the vertical direction of the shooting screen. The focus detection area Ar5 is an area at the center of the photographing screen near the optical axis of the photographing lens 100, and the other focus detecting areas Ar1 to Ar4 are peripheral parts of the photographing screen at positions away from the optical axis of the photographing lens 100. Area.
[0017]
FIG. 3 shows an arrangement of a focus detection optical system and an image sensor according to an embodiment. The focus detection device of one embodiment includes five sets of focus detection optical systems corresponding to each of the focus detection areas Ar1 to Ar5 shown in FIG. 2 and three image sensors. Each focus detection optical system includes a field mask having an opening, a field lens, an aperture mask having a pair of openings, and a re-imaging lens having a pair of lenses.
[0018]
Here, the three image sensors S1 to S3 are all of the same type, that is, all have the same shape, structure, configuration, specification, function, and the like. Note that the image sensor S2 is installed in a direction rotated by 180 degrees with respect to the image sensors S1 and S3.
[0019]
In the vertically long focus detection area Ar1, a field mask 11 having a vertically long opening, a field lens 21, an aperture mask 31 having a pair of openings, a re-imaging lens 41 having a pair of lens portions, and an image sensor of the image sensor S1 Arrays R1a and R1b correspond. In the cross-shaped focus detection area Ar2, a field mask 12 having a cross-shaped opening, a field lens 22, an aperture mask 32 having a pair of openings in a vertical direction and a horizontal direction, and a pair of lens units in a vertical direction and a horizontal direction are provided. The re-imaging lens 42 and the image sensor arrays R2a, R2b, R3a, and R3b of the image sensor S1 correspond.
[0020]
In the cross-shaped focus detection area Ar3, a field mask 13 having a cross-shaped opening, a field lens 23, an aperture mask 33 having a pair of openings in the vertical and horizontal directions, and a pair of lenses in the vertical and horizontal directions are provided. The re-imaging lens 43 having a portion and the image sensor arrays R2a, R2b, R3a, and R3b of the image sensor S2 correspond to each other. In the vertically long focus detection area Ar4, a field mask 14 having a vertically long opening, a field lens 24, an aperture mask 34 having a pair of openings, a re-imaging lens 44 having a pair of lens portions, and an image sensor S2 Arrays R1a and R1b correspond.
[0021]
Further, in the cross-shaped focus detection area Ar5, a field mask 15 having a cross-shaped opening, a field lens 25, an aperture mask 35 having a pair of openings in the vertical and horizontal directions, and a pair of aperture masks in the vertical and horizontal directions are provided. The re-imaging lens 45 having a lens unit and the image sensor arrays R2a, R2b, R3a, and R3b of the image sensor S5 correspond to each other.
[0022]
Although the focus detection device of one embodiment uses three image sensors of the same type, the image sensor arrays R1a and R1b of the image sensor S3 are not used.
[0023]
FIG. 4 shows the shapes of the field masks 11 to 15. (A) is field masks 11 and 14 corresponding to vertically long focus detection areas Ar1 and Ar4, (b) is field masks 12 and 13 corresponding to cross-shaped focus detection areas Ar2 and Ar3, and (c). Is a field mask 15 corresponding to the cross-shaped focus detection area Ar5.
[0024]
Here, the field masks 12 and 13 shown in (b) correspond to the focus detection areas Ar2 and Ar3 in the periphery of the photographing screen located at a position away from the optical axis of the photographing lens 100, and the field mask 15 shown in (c). Corresponds to a focus detection area Ar5 in the center of the shooting screen near the optical axis of the shooting lens 100. The horizontal opening width of the visual field masks 12 and 13 shown in FIG. 3B is smaller than the horizontal opening width of the visual field mask 15 shown in FIG. The reason why the lateral opening widths of the field masks 12 and 13 shown in FIG. 2B are shortened is that the focus detection light flux passing through the focus detection areas Ar2 and Ar3 enters the image sensor array of the adjacent focus detection area. This is to prevent harmful light.
[0025]
FIG. 5 shows the shapes of the aperture masks 31 to 35 according to one embodiment. (A) is aperture masks 31 and 34 corresponding to vertically long focus detection areas Ar1 and Ar4, (b) is aperture masks 32 and 33 corresponding to cross-shaped focus detection areas Ar2 and Ar3, and (c). Is an aperture mask 35 corresponding to the cross-shaped focus detection area Ar5.
[0026]
Here, the aperture masks 31 and 34 shown in (a) correspond to the focus detection areas Ar1 and Ar4 in the peripheral portion of the imaging screen located at a position away from the optical axis of the imaging lens 100, and the aperture mask 32 shown in (b). 33 correspond to the focus detection areas Ar2 and Ar3 in the periphery of the photographing screen located at a position distant from the optical axis of the photographing lens 100, and the aperture mask 35 shown in (c) is near the optical axis of the photographing lens 100. This corresponds to the focus detection area Ar5 at the center of the shooting screen.
[0027]
The interval between the apertures of each pair of aperture masks 31 to 34 corresponding to the focus detection areas Ar1 to Ar4 in the peripheral part of the photographing screen located at a position away from the optical axis of the photographing lens shown in (a) and (b) is (c) The distance between the pair of openings of the aperture mask 35 corresponding to the focus detection area Ar5 at the center of the photographing screen near the optical axis of the photographing lens shown in ()). Therefore, the detection angle θ of the focus detection areas Ar1 to Ar4 at the periphery of the shooting screen is narrow, and the detection angle θ of the focus detection area Ar5 at the center of the shooting screen is wide.
[0028]
FIG. 6 shows how the image of the field mask opening is formed on the image sensors S1 and S3. In the figure, a thin solid line is an opening image of the field mask 15 on the image sensor S3 corresponding to the focus detection area Ar5 in the center of the shooting screen near the shooting lens optical axis, and a thin broken line is shooting away from the shooting lens optical axis. It is an opening image of the field mask 12 on the image sensor S1 corresponding to the focus detection area Ar2 in the peripheral part of the screen. The interval between the pair of visual field mask opening images on the image sensor S3 corresponding to the focus detection area Ar5 at the center of the photographing screen is determined by the distance between the pair of visual field mask opening images on the image sensor S1 corresponding to the focus detecting area Ar2 near the photographing screen. It is wider than the interval.
[0029]
On the image sensor arrays R1a and R1b in FIG. 6, only the aperture image of the field mask 11 corresponding to the focus detection area Ar1 at the periphery of the photographing screen, which is remote from the photographing lens optical axis, is formed.
[0030]
In addition, the state in which a pair of field mask opening images are formed on the image sensor S2 corresponding to the focus detection area Ar3 in the peripheral portion of the photographing screen is also described in the field mask opening image (thin broken line) on the image sensor S1 shown in FIG. The distance between the field mask opening images on the image sensor S3 corresponding to the focus detection area Ar5 at the center of the shooting screen is the same as that of the field mask opening on the image sensor S2 corresponding to the focus detection area Ar3 at the periphery of the shooting screen. It is wider than the image interval.
[0031]
Thus, when performing focus detection in different focus detection areas using a plurality of image sensors of the same type, depending on the position of the focus detection area in the shooting screen, in other words, the focus detection area from the shooting lens optical axis. Depending on the distance, a pair of subject images in the focus detection area in the same focus adjustment state are formed on relatively different portions on the image sensor array.
[0032]
Therefore, when performing focus detection in different focus detection areas using a plurality of image sensors of the same type, the length of the image sensor array must be set so that the field mask aperture image of any focus detection area can be received. Must.
[0033]
On the other hand, the light quantity detection monitor elements M2 and M3, which are provided to control the charge accumulation time of the charge accumulation type image sensor array, must be arranged so as to be able to receive the field mask aperture image of any focus detection area.
[0034]
In the example shown in FIG. 6, the monitor element M2 extending in the vertical direction and the monitor element M3 extending in the horizontal direction are both field masks on the image sensor S3 corresponding to the focus detection area Ar5 at the center of the photographing screen near the photographing lens optical axis. An aperture image (thin solid line) and a field mask aperture image (thin broken line) on the image sensor S1 corresponding to the focus detection area Ar2 in the peripheral part of the imaging screen located at a position away from the optical axis of the imaging lens are arranged at positions where light can be received. Have been.
[0035]
As described above, in order to perform focus detection in different focus detection areas by using a plurality of image sensors of the same type, it is necessary to receive a field mask opening image of any focus detection area, in other words, each of the image sensors. On the other hand, the monitor element was arranged in a portion where the light beams for focus detection are incident, which are commonly incident on all the image sensors. This eliminates the need to install a plurality of monitor elements on the image sensor and select one of them, or to use different types of image sensors in which monitor elements are arranged at different positions for each focus detection area. The focus detection can be performed in a plurality of focus detection areas by using a plurality of image sensor chips of the same type, the image sensor chips can be completely shared, and the charge storage control can be performed while reducing the cost of the apparatus. It can be simplified.
[0036]
The correspondence between the components of the claims and the components of the embodiment is as follows. That is, the image sensor arrays R1a, R1b, R2a, R2b, R3a, R3b constitute an image sensor array, the monitor elements M1 to M3 constitute a monitor element, and the image sensors S1 to S3 constitute an image sensor. Note that each component is not limited to the above configuration as long as the characteristic functions of the present invention are not impaired.
[0037]
The number and arrangement of the focus detection areas, the configuration of the focus detection optical system, and the configuration and shape of the image sensor are not limited to the above-described embodiment.
[0038]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the image sensor chip can be completely shared, and the charge storage control can be simplified while reducing the cost of the device.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a front view of an image sensor according to an embodiment.
FIG. 2 is a layout diagram of a focus detection area according to one embodiment.
FIG. 3 is a diagram illustrating an arrangement of a focus detection optical system and an image sensor according to an embodiment.
FIG. 4 is a diagram showing a shape of a visual field mask according to one embodiment.
FIG. 5 is a diagram showing a shape of an aperture mask according to one embodiment.
FIG. 6 is a diagram illustrating a state in which a field mask aperture image is formed on an image sensor.
FIG. 7 is a diagram illustrating a phase difference detection type focus detection device.
[Explanation of symbols]
CP Semiconductor chip R1a, R1b, R2a, R2b, R3a, R3b Image sensor array M1 to M3 Monitor element PKG Package Ar1 to Ar5 Focus detection area S1 to S3 Image sensor 11 to 15 Field mask 21 to 25 Field lens 31 to 35 Aperture mask 41 to 45 Re-imaging lens 100 Photo-taking lens 101, 102 Area 200 Field mask 300 Field lens 400 Aperture mask 401, 402 Aperture mask opening 500 Re-imaging lens 501, 502 Re-imaging lens lens section 600 Image sensor 601, 602 Image sensor array 603 Monitor element
